PERANCANGAN KOORDINASI RELAY ARUS LEBIH (OCR)

MOTOR CWP (COOLING WATER PUMP) PADA COOLING TOWER

REFINERY AND FRACTINATION 2 PT. SMART, Tbk Unit Tarjun

Disusun sebagai salah satu syarat menyelesaikan Program Studi Strata I pada

Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik

Oleh:

MUHAMMAD ALIMUL FADILAH

D 400 150 158

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKRO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA

2017

2017

5

PERANCANGAN KOORDINASI RELAY ARUS LEBIH (OCR)

MOTOR CWP (COOLING WATER PUMP) PADA COOLING TOWER

REFINERY AND FRACTINATION 2 PT. SMART, Tbk Unit Tarjun

Abstrak

Perencanaan sistem proteksi merupakan hal yang sangat vital dalam sistem tenaga listrik. Sistem

proteksi yang baik dan handal harus memiliki kemampuan untuk dapat mendeteksi adanya

gangguan dan mencegah terjadinya gangguan. Hubung singkat merupakan jenis gangguan yang

sering terjadi dalam sistem tenaga listrik. Overcurrent relay (OCR) sebagai salah satu peralatan

proteksi memiliki fungsi untuk mencegah dan melindungi sistem tenaga listrik dari gangguan

hubung singkat. PT SMART Tbk, Unit Tarjun merupakan industri pengolahan minyak sawit

yang proses produksinya harus melewati proses refinery dan fraksinasi pada suhu 500oC –

1000oC, sehingga diperlukan cooling tower agar plant tidak overheating yang kemudian dapat

mengganggu produksi. Sistem proteksi yang saat ini bekerja motor CWP cooling tower berupa

fuse, low voltage circuit breaker, dan high voltage circuit breaker masih kurang maksimal.

Penelitian ini bertujuan untuk memberikan rancangan sistem proteksi yang handal pada instalasi

tenaga cooling tower terutama motor CWP. Penelitian dilakukan dengan pengumpulan data

terkait sistem dan beban yang akan diproteksi dan disimulasikan menggunakan software ETAP

seri 16.0.0. Metode diskriminasi relay digunakan untuk menentukan posisi dan letak relay arus

lebih. Hasil short circuit analysis menjadi acuan untuk penyetelan pick up dan time dial pada

relay arus lebih. Hasil akhir yang dicapai pada penelitian ini bahwa semakin jauh relay dengan

pembangkit maka setting time dial semakin cepat.

Kata Kunci: Relay arus lebih, short circuit analysis, ETAP 16.0.0

Abstract

Electrical system protection planning is vital in power systems. A good and reliable protection

system must have the ability to detect interference and prevent interference. A short circuit is a

common type of disturbance in electrical systems. Overcurrent relay (OCR) as one of the

protection equipment has function to prevent and protect electric power system from short circuit

interference. PT SMART Tbk, Tarjun Unit is a palm oil processing industry whose production

process has to go through refinery and fractionation process at 500oC - 1000oC, so that cooling

tower is needed to prevent overheating of the plant, which can disrupt production. Protection

system that currently works CWP cooling tower motor in the form of fuse, low voltage circuit

breaker, and high voltage circuit breaker is still less than the maximum. This study aims to

provide the design of a reliable protection system on the installation of cooling tower power,

especially CWP motors. The study was conducted by collecting data related to the system and

the load to be protected and simulated using ETAP software series 16.0.0. The relay

discrimination method is used to determine the position and location of the overcurrent relay.

Short circuit analysis results into a reference for setting up pick up and time dial on more current

relays. The final result achieved in this research is that the longer the relay with the generator the

faster the time dial setting.

Keywords: overcurrent relay, short circuit analysis, ETAP 16.0.0

1

6

PENDAHULUAN

PT. SMART Tbk Unit Tarjun merupakan sebuah pabrik terbesar yang mengolah hasil buah

kelapa sawit yang ada di Kalimantan Selatan dengan kapasitas pabrik sebesar 1000 ton/hari. Untuk

menjaga kontinuitas produksi, perusahaan ini memiliki 2 buah plant “Refineny and Fractination”.

Setiap plant ditunjang oleh sebuah Cooling Tower yang berfungsi untuk melakukan proses cooling

secara cepat terhadap kondisi plant yang sangat panas akibat dari penggunaan tekanan suhu yang

sangat tinggi saat proses pemurnian dan kristalisasi CPO. Berdasarkan kondisi diatas proses cooling

sangatlah vital untuk menjaga kestabilan plant dan hasil produksi perusahaan.

Pada prinsipnya cooling tower bekerja dengan menggunakan motor listrik untuk

menggerakan fan dan mensirkulasi air. Oleh karenanya selama plant berjalan tidak boleh terjadi black

out pada sistem kelistrikan yang mensuplai daya untuk area cooling tower, sehingga dibutuhkan

perencanaan sistem proteksi yang dapat menjamin plant dapat beroperasi dengan lancar, maksimal

dan handal walaupun terjadi suatu gangguan dan untuk menghidari kerusakan berarti pada motor

yang dapat berakibat plant berhenti bekerja kapan saja.

Proteksi motor listrik yang digunakan pada sistem kelistrikan cooling tower PT SMART Tbk

Unit Tarjun berupa fuse, low voltage circuit breaker (MCCB,MCB,CB), dan high voltage circuit

breaker (VCB). Dari kondisi diatas ketika plant terjadi ganguan pada titik beban circuit breaker pada

area pembangkit atau powergrid PLN akan trip, sehingga menyebabkan kasus blackout dengan

cakupan yang luas (Triyono, 2013). Kontinuitas supply daya pada area cooling water pada saat

kondisi normal maupun saat terjadi gangguan sangat diperlukan untuk keberlangsungan proses

produksi (Crishtope,2006)

Cooling tower plant ditunjang dengan kinerja motor listrik 3 phase untuk menggerakkan fan

dan memompa air untuk proses sirkulasi pendingan pada plant produksi. Berdasarkan kondisi

lapangan yang penulis temui pada saat melakukan Kerja Praktek, potensi terjadinya gangguan cooling

tower area terus meningkat dikarenakan proses kerja motor yang terus-menerus tanpa berhenti

dengan waktu shutdown sebanyak 2 kali atau bahkan 1 kali dalam setahun sehingga dari kondisi

tersebut dapat mengakibatkan berbagai kemungkinan gangguan.

Menurut (TS. Hutauruk, 1985) jaringan distribusi tenaga listrik memiliki potensi terjadi

gangguan yang bersifat permanen dengan presentase 70% - 80% dan gangguan tersebut dapat

diminimalisir hingga dihilangkan dengan mengisolir daerah yang terjadi gangguan, sehingga sistem

proteksi menjadi hal yang sangat penting dalam sistem tenaga listrik karena dapat mencegah

terjadinya gangguan (Saktya, 2017. Gangguan pada sistem tenaga listrik memiliki beberapa variasi

berdasarkan jenis dan besarnya. Gangguan tersebut apabila tidak dicegah dan tidak ditangani dengan

baik dapat merusak peralatan listrik hingga beban yang terpasang. Salah satu proteksi utama dalam

2

7

sistem tenaga listrik adalah relay arus lebih (over current relay). Proteksi arus lebih merupakan

proteksi terhadap perubahan parameter arus yang besar dan terjadi pada waktu yang relatif singkat,

yang disebabkan oleh gangguan hubung singkat.

Demikian diketahui bahwa terdapat sistem proteksi cooling tower belum maksimal dan

diperlukan perancangan sistem proteksi menggunakan relay arus lebih pada motor CWP yang

mensupport Cooling Tower Plant di PT SMART Tbk Unit Tarjun. Hasil akhir penelitian ini

diharapkan dapat diperoleh sistem proteksi yang koordinatif, maksimal dan handal dalam melindungi

sistem dari gangguan dan dapat mencegah terjadinya gangguan yang dapat berakibat fatal pada

keberlangsungan produksi perusahaan.

METODE

2.1 Rancangan Penelitian

Pelaksanan penelitian dilakukan oleh penulis dengan metode sebagai berikut:

1) Studi Pustaka

Melakukan pengumpulan data serta studi literature/pustaka untuk menambah wawasan dan

pemahaman mengenai permasalahan yang diangkat. Serta pencarian referensi yang terkait tema

penelitian melalui berbagai media buku, artikel, tugas akhir/skripsi serta jurnal ilmiah

nasional/internasional yang selaras.

2) Pengambilan Data

Proses pengambilan data dilakukan dengan mengumpulkan data hasil desain dasar dari kontaktor

sistem kelistrikan PT SMART Tbk Unit Tarjun. Data yang diperoleh berupa single line diagram

cooling tower plant PT SMART Tbk Unit Tarjun.

3) Pemodelan dan Simulasi

Permodelan single line diagram sistem kelistrikan perusahaan dilakukan dengan menggunakan

software simulasi ETAP seri 16.0.0. single line diagram kemudian dilakukan simulasi dan analisa

load flow dan short circuit. Dengan tujuan untuk mendapatkan nilai besar daya yang mengalir ke

beban dan arus hubung singkat yang terjadi pada sistem yang telah dimodelkan.

4) Analisis dan Perhitungan

Hasil dari simulasi load flow dan short circuit kemudian digunakan untuk proses setting dan

koordinasi relay arus lebih, kemudian berdasarkan analisis ini diketahui apakah setting dan

koordinasi sudah tepat atau masih perlu proses reset pada relay pengaman arus lebih beserta

dengan koordinasinya.

3

8

5) Pengujian

Pengujian dilakukan untuk mendapatkan nilai arus dan tegangan yang menjadi acuan setting pada

peralatan proteksi sehingga koordinasi proteksi berjalan dengan baik. Dan mensimulasikan

berbagai kemungkinan gangguan yang terjadi pada sistem sehingga diketahui keefektifan dan

keandalan sistem yang dirancang

2.2 Gambaran Sistem Tenaga Listrik

Gambaran sistem tenaga listrik dan instalasi tenaga motor CWP pada Cooling PT SMART

Tbk Unit Tarjun yang sudah didapat direpresentasikan dengan single line diagram yang diolah

dengan software simulasi ETAP 16.0.0 dapat dilihat pada gambar 1:

Gambar 1. Single Line Diagram kelistrikan Cooling Tower Area PT SMART Tbk, Unit Tarjun

4

9

2.3 Flowchart Penelitian

Gambar 2. Flowchart Penelitian

HASIL DAN PEMBAHASAN

3.1 Arus Gangguan Hubung Singkat

Besar arus gangguan yang mengalir pada sistem kelistrikan motor CWP cooling tower dapat

diketahui dari simulasi short circuit analisys pada software ETAP 16.0.0. Proses ini dilakukan untuk

mendapatkan nilai arus gangguan maksimum (Isc max) dan minimum (Isc min) yang melewati relay.

Hubung singkat maksimum adalah hubung singkat 3 phase yang terjadi pada saat kondisi supply

beban maksimum. Nilai arus gangguan maksimum diperoleh dari simulasi hubung singkat 3 phase (4

cycle). Hubung singkat minimum merupakan hubung singkat 2 phase yang terjadi pada saat kondisi

supply beban minimum dan nilai arusnya diperoleh dari simulasi hubung singkat 2 phase (30 cycle).

Nilai arus gangguan maksimum dan arus gangguan minimum diperlukan untuk memperoleh

nilai Time Multiplier Setting (TMS) dan nilai pick up instantaneous relay arus lebih. Beberapa

A

STUDI

PUSTAKA

PENGAMBILAN

DATA

Pembuatan single line

diagram menggunaka

software ETAP 16.0.0 Hasil

Koordinasi

Sesuai?

START

Pembuatan Laporan

A

Perhitungan

Koordinasi Relay

Analisa Kurva

Koordinasi

Selesai

Simulasi dan

Analisa

Short Circuit

5

tidak

tidak

10

parameter didapat pada bus terdekat dengan kerja relay arus lebih. Keseluruhan nilai tersebut

digunakan untuk input setting relay arus lebih.

Tabel 1. Arus Hubung Singkat Maksimum dan Minimum dengan simulasi

Short Circuit Analysis ETAP 16.0.0

BUS ID

(Terdekat dengan Relay)

Isc Min 30 cycle (kA)

(Arus Hubung Singkat Minimum)

Isc Max 4 cycle (kA)

(Arus Hubung Singkat Maksimum)

MCC-Cooling Water Pump 7.170 9.823

Bus-REFFRACT 29.961 36.324

Bus-Cooling TowerU1 27.688 33.566

ND-Gen 1 29.750 36.059

BUS-Cooling TowerG1 27.688 33.566

3.2 Diskriminasi Arus dan Waktu pada Relay

Berdasarkan single line diagram pada gambar 3 dapat dilihat bahwa terdapat 4 step kerja relay

arus lebih dilihat dari relay yang terjauh dengan sumber pembangkit dan powergrid PLN hingga relay

yang terdekat dengan pembangkit dan powergrid PLN. Metode diskriminasi arus dan waktu

digunakan untuk mengkoordinasi sistem kerja relay, sehingga diperlukan nilai setting relay yang

bekerja disetiap step agar tidak ada tumpang tindih kerja relay satu dengan lainnya, antara relay utama

dengan relay cadangan.

Gambar 3. Diskriminasi Relay Arus Lebih 4 Tahap

6

11

Tabel 2. Pembagian Tahapan Relay dan Perbedaan Setting Arus/Waktu pada Tiap Step

Work

Step Relay ID

Operating

Time (T)

Delay

Instantaneous

Pick up Instantaneous

(Ipins)

Ke-1 a. RL-G152

b. RL-G151A 0.3 0.1 0.80

Ke-2 RL-TRAFO21TWR S 0.5 0.3 0.90

Ke-3 RL-TRAFO21TWR P 0.7 0.5 1.00

Ke-4 RL-PLN 0.9 0.7 1.10

3.3 Setting dan Koordinasi Relay Arus Lebih

Dalam proses setting relay arus lebih (OCR) adapun standar yang yang menjadi referensi

utama adalah standar ANSI/IEEE. Menurut (Uma, 2014) Relay arus lebih memiliki karakteristik

khusus yaitu IDTM yang memiliki 3 karakteristik, yaitu Extremely inverse (EI), Very Inverse (VI),

dan Standart Inverse (SI). Penentuan nilai Full Load Ampere, arus pick up, dan Arus pick up

instantaneous diperlukan dalam input setting relay arus lebih guna mendapatkan kerja dan koordinasi

yang baik.

Full Load Ampere (FLA) = 𝐊𝑽𝑨

√𝟑 𝐊𝐕 …………...…………………..………...…[1]

Arus pick up (Ip) = 𝟏,𝟏 𝐱 𝐅𝐋𝐀

𝐑𝐚𝐬𝐢𝐨 𝐂𝐓 …………………………...……….....…[2]

Actual Current (Is) = Ip x Rasio CT …………………...………..…….[3]

Pada pengaturan ini karakterisrik kurva relay yang digunakan adalah Extremely Invers sehingga untuk

mendapatkan waktu kerja relay maupun nilai TMS tiap kurva relay dengan persamaan sebagai

berikut:

TMS (SI) = 𝟖𝟎 𝒙 𝒕

(𝐈𝐬𝐜 𝐌𝐚𝐱

𝐈𝐬)

𝟐−𝟏]

………………………………….……………...[4]

Pick up instantaneous (Ipins) = 𝟎.𝟖 𝐱 𝐈𝐬𝐜 𝐌𝐢𝐧

𝐑𝐚𝐬𝐢𝐨 𝐂𝐓 ………………………………[5]

7

3.3.1 Setting Relay RL-TRAFO 21TWR S

Manufacture : ALSTROM

Model : P121

Curve type : Extremely Invers (EI)

12

: 0.3 s

Pick up Instantaneous : 0.9 (pengali arus)

FLA = K𝑉𝐴 𝐓𝐑𝐀𝐅𝐎𝟐𝟏𝐓𝐖𝐑 𝐒

√3 𝑥 𝐾𝑉 𝑇𝑟𝑎𝑓𝑜 𝑇𝑅21

= 7500

√3 .6,6

Arus Pick up (Ip) = 1,1 x FLA

Ratio CT TL21

= 1,1 x 656

500

= 1,1 x 656,079

500

= 1.44 𝐴

Arus Aktual (Is) ` = Ip x Ratio CT TL21

= 1.44 X 500

= 720 𝐴

Time Multiplier Setting

TMS (SI) = 𝟖𝟎 𝒙 𝒕

(𝐈𝐬𝐜 𝐌𝐚𝐱

𝐈𝐬)

𝟐−𝟏]

= 80 𝑥 0,5

(9823

720)

2−1]

= 0.21 𝐴

Pick up instantaneous current (Ipins)

Ip = 0.8 x Isc Min

Ratio CT TL21

= 0.8 𝑥 7170

500

= 11,47 𝐴

8

CT Ratio : 500/1

Isc Max : 9823 A

Isc Min : 7170 A

Relay RL-TRAFO 21TWR S terletak pada step ke-2

Waktu Operasi (T) : 0.5 s

Delay instantaneous

= 656 𝐴

Merujuk pada persamaan 1 setelah mendapatkan nilai beban maksimal pada Trafo 21TWR yang

diproteksi oleh relay RL-TRAFO 21TWR S, maka kemudian dicari arus pick up dengan merujuk pada

persamaan 2 dan nilai arus actual (Is) yang akan di setting pada relay sesuai persamaan 3.

Arus gangguan maksimum dipilih untuk menentukan besarnya setting TMS dan Pick up

instantaneous relay RL-TRAFO 21TWR S pada Trafo 21TWR (sisi sekunder) yaitu arus gangguan

3 phase (4 cycle) pada simulasi hubung singkat ETAP 16.0.0 yang mengacu pada persamaan 4 dan 5

13

Berdasarkan pada persamaan dan hasil perhitungan serta hasil simulasi pada software ETAP

16.0.0 maka parameter setting relay arus lebih diuraikan pada pada tabel 3 berikut:

Tabel 3. Hasil Perhitungan Setting Relay

ID CT

Ratio

Bus Fault Ip (A) TMS (SI) Ipins (A) Delay (s)

RL-G152 250/1 MCC-Cooling

Water Pump 0,563156 0,014317 11,072 0,1

RL-G151A 250/1 MCC-Cooling

Water Pump 0,511016 0,00406 28,68 0,1

Water Pump 1,4433757 0,217081 11,472 0,3

RL-Trafo21TWR P 300/1 Bus-Cooling

Tower U1 1,4433757 0,009321 87,453 0.5

RL-PLN 150/1 Bus-Cooling

Tower U1 1,860606 0,004978 174,906 0,7

Hasil pada tabel 3 menjadi acuan setting rele arus lebih sebagai peralatan proteksi utama

dalam sistem tenaga listrik. Namun, pada realiasinya ada beberapa dari nilai tersebut yang berada

dibawah ratting minimal dari spesifikasi rele arus lebih yang ada pada menu library ETAP 16.0.0

sehingga nilai untuk setting rele arus lebih pada perencanaan sistem proteksi ini menggunakan ratting

minimal dari jenis rele yang dipilih. Adapun koordinasinya disesuaikan dengan mengatur sesuai

kurva karakteristik yang digunakan yaitu Extremely inverse (EI).

Gambar 4. Hasil plot setting relay motor CWP (A) SMV12

9

1

2

3

MCC-Cooling RL-Trafo21TWR S 500/1

14

3.3.2 Analisis Setting Relay Proteksi Arus Lebih

Mengacu pada gambar 3 motor cooling water pump diproteksi oleh relay arus lebih dan beban

lebih, penggunaan relay arus lebih pada motor sesuai dengan kapasitas motor. Setiap jalur proteksi

motor memiliki 4 relay yang berfungsi sebagai relay utama dan backup (cadangan).

3.1 Kurva Hasil Koordinasi Proteksi Relay

Data-data yang sudah didapatkan dari persamaan diatas kemudian dimasukkan kedalam input

setting relay pada single line diagram. Data tersebut digunakan untuk melakukan pengujian simulasi

sistem proteksi menggunakan software ETAP Power Station 16.0.0

10

Lingkaran kuning dengan nomor 1 pada gambar 4 menunjukkan bahwa setting pick up dari

relay arus lebih RL-Trafo 21TWR P sudah berada pada posisi disebelah kanan FLA primary trafo.

Lingkaran berwarna biru dengan nomor 2 menunjukkan bahwa tidak ada overlapping antar relay.

Lingkaran merah nomor 3 menunjukkan grading time antar relay proteksi sudah sesuai dengan

standart IEEE 242 yaitu dengan grading time antar relay sebesar 0.2 – 0.4 detik.

Gambar 5. kondisi koordinasi proteksi

3.1.1 Koordinasi Relay Arus Lebih Gangguan Tipikal 1

Tipikal 1 ini dilakukan koordinasi sistem proteksi relay arus lebih dari motor G152 menuju

Trafo 21TWR. Jalur eksisting ini memiliki 3 relay yang diantaranya yaitu relay RL-G152, RL-

TRAFO21TWR S, RL-TRAFO21TWR P. Tipikal 1 yang ditunjukkan pada gambar 5 dimana relay

15

RL-G152 bertugas sebagai relay utama dan relay RL-TRAFO21TWR S dan RL-TRAFO21TWR P

berfungsi sebagai relay cadangan. Berdasarkan hasil dari gambar 5 :

a. Relay RL-G152 sebagai multi-funcion relay berfungsi untuk melindungi motor CWP G152

dari arus gangguan beban lebih dan arus gangguan hubung singkat.

b. Relay RL-TRAFO21TWR S berfungsi sebagai pelindung TRAFO 21TWR yang berada pada

sisi sekunder terhadap gangguan arus lebih beban punuh/hubung singkat apabila terjadi pada

bus MCC-Cooling Water Pump. Relay RL-TRAFO21TWR S berfungsi sebagai relay

cadangan proteksi motor CWP A apabila relay RL-G152 gagal bekerja.

c. Relay RL-TRAFO21TWR P memiliki tugas untuk melindungi trafo TRAFO 21TWR pada

sisi primer dari gangguan arus lebih beban penuh dan backup (cadangan) relay RL-

TRAFO21TWR S, disamping itu relay RL-TRAFO21TWR P juga melindungi Bus-Cooling

Tower U1 apabila terjadi gangguan, maka relay RL-TRAFO21TWR P akan bekerja lebih

dahulu. Namun, pada saat TRAFO 21TWR mengalami inrush maka relay TH-21 tidak

beroperasi.

Gambar 6. Koordinasi Proteksi Tipikal 1

d. Lingkaran nomor 1 (gambar 6) menunjukkan setting pick up dari relay arus lebih RL-

TRAFO21TWR P sudah berada pada posisi disebelah kanan FLA primary trafo. Sedangkan,

nomor 2 membuktikan bahwa tidak ada tumpang tindih kerja antar relay, saat terjadi gangguan

apabila relay utama motor mengalami gagal kerja maka akan diproteksi oleh relay cadangan

(backup)

11

1

2

3

16

e. Grading time relay RL-G152 dengan relay RL-TRAFO21TWR S yaitu 0,22 detik, kemudian

grading time relay RL-TRAFO21TWR S dengan relay RL-TRAFO21TWR P yaitu 0,36 detik,

sehingga sudah memenuhi standar IEEE 242.

3.1.2 Koordinasi Relay Arus Lebih Gangguan Tipikal 2

Koordinasi relay gangguan arus lebih dalam tipikal 2 ini memiliki jalur yang dimulai dari motor

G151A. Tipikal 2 ini memiliki 4 relay yang terdiri antara lain relay RL-G151A, RL-TRAFO21TWR

S, RL-TRAFO21TWR P, dan RL-PLN. Koordinasi relay tipikal 2 ini dapat dilihat pada plot gambar

a. Relay RL-G151A merupakan multi-funcion relay yang bekerja untuk memproteksi motor

CWP G151A dari arus lebih beban penuh (overload) dan dari gangguan arus lebih hubung

singkat.

b. Pada jalur eksitasi tipikal 2 ini RL-TRAFO21TWR S memiliki fungsi untuk melindungi trafo

TRAFO 21TWR pada sisi sekunder apabila terjadi gangguan hubung singkat pada bus MCC-

Cooling Water Pump dan sebagai backup ketika RL-G151A mengalami gagal kerja.

c. Pada trafo TRAFO 21TWR sisi primer di proteksi oleh relay RL-TRAFO21TWR P fungsinya

ketika terjadi gangguan hubung singkat pada Bus-Cooling Tower U1/ Cooling Tower G1

maka relay ini akan bekerja terlebih dahulu, namun jika terjadi inrush pada trafo TRAFO

21TWR maka relay ini tidak bekerja.

d. Relay RL-PLN dan relay RL-PLTU pada prinsipnya memiliki tugas yang sama yaitu untuk

memproteksi generator dan suppy dari PLN ketika terjadi gangguan arus lebih hubung singkat.

Gambar 8. Koordinasi Proteksi Tipikal 2

12

1

2

3

17

e. Grading time relay RL-G151A dengan relay RL-TRAFO21TWR S yaitu 0,25 detik,

kemudian grading time relay RL-TRAFO21TWR S dengan relay RL-TRAFO21TWR P

yaitu 0,36 detik, sehingga sudah memenuhi standar IEEE 242.

3.1.3. Koordinasi Relay Arus Lebih Gangguan Tipikal 3

Tipikal koordinasi ini jenis motor yang di proteksi adalah motor CWP C. Proteksi pada motor

ini tidak menggunakan relay arus lebih melainkan menggunakan Thermal Overload Relay karena

menyuaikan dengan kapasitas motor yang hanya 850 kW (< 1000 kW).

a. Proteksi utama pada motor CWP G390C berupa relay OL-G390C. Relay ini berfungsi sebagai

proteksi motor dari gangguan arus beban penh (overload) yang terjadi. Maka ketika terjadi

gangguan arus beban lebih (overload) pada motor CWP G390C maka relay OL-G390C akan

memerintah fuse untuk putus.

b. Sebagai bentuk proteksi cadangan terhadap gangguan arus lebih hubung singkat yang terjadi,

pada bus MCC-Cooling Water Pump dan bentuk proteksi Trafo 21TWR pada sisi sekunder

maka relay RL-Trafo21TWR S sebagai backup dari OL-G390C ketika terjadi kegagalan kerja.

Gambar 9. Koordinasi Proteksi Tipikal 3

c. Delay relay OL-G390C sudah memenuhi standar IEEE 242 dalam hal time delay yaitu

0,321 detik sehingga ketika terjadi gangguan pada motor G390C maka relay OL-G390C

akan memerintah fuse untuk putus sebagai bentuk proteksi awal dan grading time relay RL-

13

1

2

3

18

TRAFO21TWR S dengan relay RL-TRAFO21TWR P yaitu 0,36 detik, sehingga sudah

memenuhi standar IEEE 242.

4.1 PENUTUP

Berdasarkan hasil studi, perhitungan, dan koordinasi relay arus lebih motor CWP (Cooling

Water Pump) pada Cooling Tower Refinery and Fractination 2 PT. SMART, Tbk Unit Tarjun dapat

diambil kesimpulan sebagai berikut:

1. Perencanaan sistem proteksi instalasi tenaga listrik suatu plant/area diperlukan beberapa data

kelistrikan untuk di konversi dalam bentuk single line diagram dalam simulasi software ETAP

16.0.0 sehingga dapat diketahui besar arus hubung singkat pada titik terdekat relay (motor dan

bus), besar arus maksimum dan minimum tiap bus, rasio CT dan pemilihan waktu delay

2. Pengaturan input keterlambatan waktu pada relay arus lebih sebesar 0,2 - 0,4 detik harus sesuai

dengan standar IEEE 242-2986 mengingat relay yang digunakan adalah relay digital sehingga

setting penundaan waktu pada relay harus dapat memberikan waktu yang cukup kepada relay

untuk bekerja.

3. Koordinasi relay proteksi tipikal 1 pada hasil simulasi dengan software ETAP 16.0.0 grading

time atau delay antar relay RL-G152 dengan relay RL-TRAFO21TWR S yaitu 0,22 detik.

Koordinasi relay proteksi tipikal 2 grading time atau delay antar relay RL-G151A dengan relay

RL-TRAFO21TWR S yaitu 0,25 detik, sedangkan pada koordinasi relay proteksi tipikal 3

grading time atau delay antar relay OL-G390C dengan relay RL-TRAFO21TWR S yaitu 0,312

detik

4. Besar grading time atau waktu tunda pada relay RL-TRAFO21TWR S dan relay RL-

TRAFO21TWR P pada setiap tipikal koordinasi relay proteksi mempunyai nilai yang sama

yaitu 0,36 detik. Hal ini dikarenakan jalur Trafo 21TWR merupakan jalur distribusi utama yang

menuju bus MCC-Cooling Water Pump

5. Relay RL-TRAFO21TWR S dan RL-TRAFO21TWR P memiliki dual-function yakni

berfungsi sebagai backup dari relay utama proteksi motor (OL-G390C, RL-G153, RL-G151A),

kedua relay ini berfungsi sebagai sara proteksi trafo dari gangguan hubung singkat arus lebih.

PERSANTUNAN

Penulis mengucapkan banyak terimakasih kepada pihak – pihak yang senantiasa mengeluangkan

waktunya untuk memberikan bantuan dalam menyelesaikan tugas akhir sebagai berikut:

1. Allah SWT yang telah memberikan berbagai macam nikmat dan kemudahan dan Nabi

Muhammad SAW sang pencerah dan penyempurna akhlaq didunia yang selalu menjadi panutan

penulis.

14

19

2. Abah dan mamah tercinta yang selalu mendo’akan, memberikan semangat serta motivasi, yang

selalu memberikan dorongan moral disetiap saat dan waktu.

3. Kakakku Husnur Rabiah yang tidak pernah lelah mengingatkan untuk disiplin dan rajin dalam

mengerjakan tugas akhir. Adikku Maitilah yang selalu mendorong untuk selalu bersikap dan

berpikir lebih maju.

4. Bapak Umar S.T.,M.T. selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro..

5. Bapak Hasyim Asy’ari, ST.MT. selaku dosen pembimbing.

6. Bapak dan ibu Dosen Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah

Surakarta.

7. Sahabat – sahabatku fii dunnya wal akhiroh Faisal Ardi Nugroho, David Setiadhi, Mulyanto,

Rahmad Hananto, Pratedining Wibisono terima kasih atas semangat, dukungan, dorongan,

hiburan yang kalian berikan ketika sedang dalam keadaan down

8. Keluarga kecilku PU PRISMA UMS 2017 Rani Fitri Pranita, Luthfia Umma Zakkia, Aninditya

Putri, Miftahul Khayati, dan Syaifudin Fauzi terima kasih sudah menjadi tempat bersandar,

curhat, teman bercerita, berbagi senang dan susah.

9. Keluarga besar PRISMA UMS 2017 (Big Family) dan Keluarga besar alumni PRISMA UMS

2016 yang namanya belum bisa kami sebutkan satu per satu.

10. Teman-teman Teknik Elektro UMS angkatan 2013 yaitu Rizki Fadillah, M Dhoi FS, Rahajeng

HB, Qoid ZM, Amri F, Riki Ariyanta. Serta teman-teman Teknik Elektro angkatan 2014 dan

2015, KMTE, dan KMTE Robot Research yang namanya tidak dapat kami sebutkan satu per satu

11. Serta pihak lain yang tidak dapat penulis sebut satu per satu yang telah memberikan dukungan,

bantuan serta do’a.

DAFTAR PUSTAKA

Anderson, P.M, “Power System Protection”, John Wiley & Sons, Inc., Canada, Ch. 3, 1998

Gardel, Jonatan D., dkk, "IEEE Std C37.96¬2000 – IEEE Guide for AC Motor Protection," IEEE-

SA Standard Board. USA, 2000.

IEEE std 242-2001, "IEEE Recommended Practice for Protection and Cordination of Industrial and

Commercial Power System"The institute of Electrical and Electronic Engineering, Inc, New York,

Ch 15, 2001.

Maria Oktavia Fitriani, “Evaluasi Setting Relay Generator dan Trafo Generator di PLTGU Tambak

Lorok Blok 1”, Skripsi, Teknik Elektro, Universitas Diponegoro, Semarang, Indonesia, 2015.

Meyga Pranata Juanda, “Evaluasi Setting Relay Arus Lebih (OCR) pada Beban Motor dan Generator

13,8 Kv Di Plant PT Petrochina International Jabung Ltd. Betara Complex Development dengan

15

20

Menggunakan Simulasi ETAP 12.6.0”, Skripsi, Teknik Elektro Universitas Diponegoro,

Semarang, Indonesia, 2015.

Patel, H A. (2015). Relay Coordination Using ETAP. International Journal of Scientific &

Engineering Research, Vol 6.

Pinastika, Saktya Hutami, “Analisis dan Evaluasi Sistem Koordinasi Proteksi Pada Pembangkit

Listrik Tenaga Uap (PLTU) Paiton 1 dan 2”, Tugas Akhir, Departemen Teknik Elektro, Institut

Teknologi Sepuluh November, Surabaya, Indonesia, 2017.

Préve, Christope, “Protection for Electrical Network”, ISTE Ltd., London, Ch. 7, 9, 2006

Relai Proteksi Peralatan Pembangkit, PLN Pusat Pendidikan dan Pelatihan. Yoyok Triyono,

Ontoseno Penangsang dan Sjamsjul Anam“Analisi Studi Relay Pengaman (Over Current Relay

Dan GrounFault Relay) pada Pemakaian Distribusi Daya Sendiri dari PLTU Rembang,” Teknik

POMITS, vol. 2, no. 2, hal. 2337-3539, 2013.

Sunil. S. Rao, Switch Gear and Protection, Khanna Publishes, 1980.

Triandini, T Y R. (2015). Analisa Sistem Proteksi Relay (Overcurrent dan Ground Fault) Dengan

Menggunakan Kurva Koordinasi Relay dan Software ETAP 7.5 Pada Plant Unit 5 PT.

Krakatau Posco. Universitas Mercubuana. Jakarta.

Uma, U U, Onwuka, I K. (2014). Overcurrent Relay Setting Model for Effective Substation Relay

Coordination. IOSR Jounal of Engineering (IOSRJEN). Vol 04.

16